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第1章 质点运动学 1

1.1 参考系 位置矢量 1

1.1.1 参考系和坐标系 1

1.1.2 位置矢量和运动方程 2

1.2 位移 速度和加速度 3

1.2.1 位移矢量和路程 3

1.2.2 速度和速率 3

1.2.3 加速度 4

1.3 平面曲线运动 8

1.3.1 斜抛运动 8

1.3.2 圆周运动 9

1.4 相对运动 14

物理学与现代技术阅读材料之一 航天运载火箭 15

同步练习 18

第2章 牛顿运动定律 20

2.1 牛顿运动定律 20

2.1.1 牛顿第一定律——惯性定律 20

2.1.2 牛顿第二定律——加速度定律 21

2.1.3 牛顿第三定律——作用力与反作用力定律 22

2.2 几种常见的力 22

2.3 牛顿运动定律的应用 23

物理学与现代技术阅读材料之二 北斗卫星导航系统 25

同步练习 30

第3章 运动的守恒定律 33

3.1 质点和质点系的动量定理 33

3.1.1 质点的动量定理 33

3.1.2 质点系的动量定理 35

3.2 动量守恒定律 37

3.3 功和能 38

3.3.1 功 38

3.3.2 功率 39

3.3.3 质点的动能定理 39

3.4 保守力与非保守力 势能 41

3.4.1 万有引力、重力、弹性力的功及其特点 41

3.4.2 保守力和非保守力 42

3.4.3 势能 43

3.4.4 功能原理 机械能守恒定律 43

物理学与现代技术阅读材料之三 人造卫星的轨道概述 46

同步练习 51

第4章 刚体的转动 55

4.1 刚体的定轴转动 55

4.2 力矩 转动定律 转动惯量 56

4.3 刚体定轴转动的动能定理 61

4.3.1 力矩做功 61

4.3.2 力矩的功率 62

4.3.3 刚体的转动动能 62

4.4 刚体绕定轴转动的动能定理 63

4.5 角动量 角动量守恒定律 64

4.5.1 质点的角动量定理和角动量守恒定律 64

4.5.2 刚体定轴转动的角动量定理和角动量守恒定律 66

物理学与现代技术阅读材料之四 神舟十号飞船 69

同步练习 71

第5章 气体分子动理论 75

5.1 理想气体 75

5.1.1 理想气体的描述 75

5.1.2 平衡态和理想气体状态方程 76

5.2 理想气体的压强和温度 77

5.2.1 关于分子集体的统计性假设 77

5.2.2 理想气体的压强公式 78

5.2.3 理想气体的温度公式 78

5.3 分子能量按自由度均分定理 79

5.4 麦克斯韦气体分子速率分布律 81

5.5 气体分子的平均自由程 84

物理学与现代技术阅读材料之五 涡轮增压发动机 85

同步练习 91

第6章 热力学基础 95

6.1 准静态过程 功 95

6.1.1 准静态过程 95

6.1.2 功 96

6.1.3 热量 97

6.2 热力学第一定律及其在等值过程中的应用 97

6.2.1 热力学第一定律 97

6.2.2 热力学第一定律在理想气体等值过程中的应用 97

6.3 理想气体的绝热过程 102

6.3.1 准静态绝热过程 102

6.3.2 绝热自由膨胀 103

6.4 循环 104

6.4.1 循环过程 104

6.4.2 卡诺热机循环 106

6.4.3 卡诺制冷循环 107

6.5 热力学第二定律 109

物理学与现代技术阅读材料之六 空调器技术 空调器的结构及工作原理 110

同步练习 116

第7章 静电场 120

7.1 电荷 120

7.1.1 电荷的种类 120

7.1.2 电荷的量子性 120

7.1.3 电荷守恒定律 121

7.2 库仑定律与叠加原理 121

7.3 静电场和电场强度 122

7.4 电场强度的计算 123

7.4.1 点电荷的电场 123

7.4.2 场强的叠加原理和点电荷系的场强 124

7.4.3 电偶极子 124

7.4.4 连续分布电荷的场强 126

7.5 电场强度通量与高斯定理 127

7.5.1 电场线 127

7.5.2 电场强度通量 128

7.5.3 高斯定理 129

7.5.4 应用高斯定理求场强 130

7.6 静电场力的功 电势 133

7.6.1 静电场力做功的特点 133

7.6.2 电势能 134

7.6.3 电势 电势差 134

7.6.4 电势的计算 135

7.7 等势面 场强与电势的关系 137

7.7.1 等势面 137

7.7.2 场强与电势的关系 138

物理学与现代技术阅读材料之七 关于人体静电 139

同步练习 142

第8章 静电场中的导体和电介质 147

8.1 静电场中的导体 147

8.1.1 静电感应 导体静电平衡条件 147

8.1.2 静电平衡时导体上的电荷 148

8.2 静电场中的电介质 152

8.2.1 电介质的极化 152

8.2.2 电介质极化后的电极化强度和电场强度 153

8.3 电容和电容器 155

8.3.1 孤立导体的电容 155

8.3.2 真空电容器的电容 155

8.4 静电场的能量 157

物理学与现代技术阅读材料之八 静电复印技术 158

同步练习 162

第9章 恒定电流的磁场 166

9.1 恒定电流 166

9.1.1 电动势 电流 166

9.1.2 闭合回路的欧姆定律 168

9.2 磁场 磁感应强度 169

9.3 电流的磁场 170

9.3.1 毕奥－萨伐尔定律 171

9.3.2 毕奥－萨伐尔定律应用举例 171

9.4 磁通量 磁场中的高斯定理 174

9.4.1 磁感应线 磁通量 174

9.4.2 磁场中的高斯定理 175

9.5 安培环路定理 176

9.6 磁场对运动电荷的作用——洛伦兹力 177

9.7 磁场对电流的作用 178

9.7.1 磁场对载流导线的作用——安培力 178

9.7.2 磁场对载流线圈的作用——磁力矩 179

9.8 磁场中的磁介质 180

9.8.1 顺磁质和抗磁质 180

9.8.2 磁介质中的安培环路定律 181

9.8.3 铁磁质的磁化 181

物理学与现代技术阅读材料之九 高铁技术 182

同步练习 186

第10章 电磁感应 191

10.1 法拉第电磁感应定律 191

10.2 动生电动势 193

10.3 感生电动势和感应电场 194

10.4 互感 196

10.5 自感 197

10.6 磁场的能量 198

物理学与现代技术阅读材料之十 上海磁悬浮列车 199

同步练习 204

第11章 机械振动 209

11.1 简谐振动的微分方程和运动方程 209

11.1.1 简谐振动的微分方程和运动方程的一般形式 209

11.1.2 由初始条件确定振幅和初相位 211

11.2 简谐振动的旋转矢量表示法 214

11.2.1 简谐振动的旋转矢量 214

11.2.2 振动曲线和相位差 214

11.3 简谐振动的能量 217

11.3.1 振动的动能和势能 217

11.3.2 简谐振动中的两类问题 217

11.4 简谐振动的合成 219

物理学与现代技术阅读材料之十一 关于噪声污染 220

同步练习 225

第12章 机械波 229

12.1 机械波的产生和传播 229

12.1.1 机械波的产生 229

12.1.2 机械波的传播 229

12.2 描述波的物理量 230

12.3 平面简谐波的波函数 232

12.4 波的能量和能流密度 238

12.4.1 行波的能量 239

12.4.2 能流密度 239

12.5 惠更斯原理 240

12.6 波的叠加原理 波的干涉 241

12.6.1 波的叠加原理与干涉现象 241

12.6.2 波的干涉 242

12.7 驻波 243

物理学与现代技术阅读材料之十二 次声波 246

同步练习 251

第13章 光的干涉 256

13.1 光源 256

13.1.1 发光方式 256

13.1.2 光的单色性和相干性 257

13.2 杨氏双缝干涉 260

13.2.1 杨氏双缝实验 260

13.2.2 劳埃德镜 261

13.3 薄膜干涉 263

13.3.1 薄膜干涉 263

13.3.2 减反射膜和高反射膜 264

13.3.3 厚膜干涉 265

13.4 劈尖干涉 牛顿环 265

13.4.1 劈尖干涉 265

13.4.2 牛顿环 267

13.5 干涉仪 干涉现象的应用 269

物理学与现代技术阅读材料之十三 激光技术简介 270

同步练习 275

第14章 光的衍射 278

14.1 光的衍射现象 惠更斯－菲涅耳原理 278

14.1.1 光的衍射现象 278

14.1.2 惠更斯－菲涅耳原理 278

14.1.3 菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射 279

14.2 夫琅禾费单缝衍射 279

14.2.1 单缝衍射的成因 279

14.2.2 菲涅耳半波带法和明暗条纹的条件 280

14.2.3 单缝衍射条纹的特点 281

14.3 圆孔衍射 光学仪器的分辨本领 283

14.3.1 圆孔衍射 283

14.3.2 光学仪器的分辨本领 284

14.4 光栅衍射 285

14.4.1 光栅的构造 285

14.4.2 光栅的衍射条纹 285

14.4.3 白光照射的光栅光谱 287

物理学与现代技术阅读材料之十四 激光技术应用简介 288

同步练习 293

第15章 光的偏振 295

15.1 自然光和偏振光 295

15.1.1 自然光 295

15.1.2 偏振光 296

15.1.3 偏振片的起偏和检偏 296

15.2 马吕斯定律 297

15.3 布儒斯特定律 298

15.4 光的双折射现象 300

15.4.1 双折射现象 300

15.4.2 寻常光和非寻常光 300

15.4.3 晶体光轴、主截面 301

15.4.4 人为双折射现象 301

物理学与现代技术阅读材料之十五 激光武器 301

同步练习 306

第16章 狭义相对论基础 308

16.1 伽利略变换 经典力学时空观 力学相对性原理 309

16.1.1 伽利略变换 309

16.1.2 经典力学时空观 310

16.1.3 力学相对性原理 310

16.2 迈克耳孙－莫雷实验 311

16.3 爱因斯坦狭义相对论基本假设 洛伦兹变换 312

16.3.1 爱因斯坦狭义相对论基本假设 312

16.3.2 洛伦兹变换 313

16.4 三种相对论效应 316

16.4.1 长度收缩效应 316

16.4.2 时间膨胀（钟慢）效应 317

16.4.3 同时的相对性 318

16.5 相对论动力学基础 320

16.5.1 质量与速度的关系 320

16.5.2 相对论力学的基本方程 320

16.5.3 质量与能量关系 321

16.5.4 动量与能量之间的关系 322

16.5.5 光子情况 322

物理学与现代技术阅读材料之十六 γ射线 324

同步练习 330

第17章 量子物理基础 332

17.1 黑体辐射 普朗克量子假说 332

17.1.1 黑体 黑体辐射 332

17.1.2 斯特藩－玻耳兹曼定律 维恩位移定律 333

17.1.3 “紫外灾难” 334

17.1.4 普朗克量子假设 334

17.2 光电效应 爱因斯坦光子理论 336

17.2.1 光电效应及其实验规律 336

17.2.2 光电效应与经典波动理论的矛盾 337

17.2.3 爱因斯坦光子理论 337

17.2.4 光的波粒二象性 338

17.3 康普顿效应 339

17.3.1 康普顿效应的实验规律 339

17.3.2 光子理论对康普顿效应的解释 340

17.4 氢原子光谱的实验规律 342

17.5 原子系统的玻尔理论 344

17.5.1 原子结构的有核模型 344

17.5.2 玻尔理论的基本假设 344

17.5.3 玻尔理论对类氢原子的处理结果 345

物理学与现代技术阅读材料之十七 光电效应及应用 347

同步练习 358

附录 一些常用物理常数 361

练习题参考答案 362

参考文献 370